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L'Invention objet du présent brevet se rapporte, mais non exclu- sivement, au dispositif décrit dans le brevet français n 1.016.843 déposé à Paris 1 28 avril 1950 et dans les brevets correspondants déposés en divers pays en vertu de la Convention Internationale.
Dans les régénérateurs de chaleur conformes à ces brevets et dans les régénérateurs qui reposenL sur des principes analogues les éléments accumulateurs sont indépendants des maçonneries environnantes lesquelles forment généralement l'infrastructure des fours, notamment dans le cas des fours à coke, en sorte que les mouvements résultant ou pouvant résulter des inégalités de dilatation sont sans influence sur la stabilité et l'étanchéité des poteries (boisseaux) formant, enveloppe des éléments accumulateurs individuels.
Il n'en est pas moins vrai que ces poteries ou boisseaux n'ont qu'une étanchéité relative du fait de l'Imperfection des joints d'une part et d'autre part, du fait de la porosité (perméabilité) des matériaux réfrac- taires qui les constituent.
L'invention précitée a prévu afin d'obvier aux fuites de gaz ou d'air très réduites, mais inévitables d'une façon rigoureuse - la disposition en forme d'injecteurs des sorties des fluides chauffés (air et gaz) à l'extrémité supérieure des éléments régénérateurs, en sorte que l'effet d' aspiration qui en résulte réintroduit dans le circuit de chauffage les petites quantités d'air ou de gaz provenant des fuites ou de la porosité des boisseaux contenant les matériaux d'accumulation.
Cette disposition n'est efficace que si les murs de séparation des diverses cellules contenant les régénérateurs proprement dits sont eux-mêmes à peu près étanches ; mais si, au contraire, ces murs présentent des fissures notables il se peut que l'effet d'aspiration du dispositif injecteur se trouve insuffisant pour s'opposer aux fuites et que des passages de gaz ou d'air chaud se produisent au travers de ces murs dans le sens allant des régénérateurs parcourus par le gaz ou l'air vers les générateurs parcourus par les gaz brûlés (fumées) en raison de la différence inévitable des pressions(Les fumées étant nécessairement à une pression plus faible que l'air ou le gaz de chauffage).
La présente invention s'oppose à cet inconvénient de la façon suivante : dans les Intervalles vides qui séparent les régénérateurs en pots des maçonneries environnantes, on introduit sous une très légère pression des gaz neutres (fumées) en sorte que pour les régénérateurs parcourus par du gaz ou par de l'air en cours de chauffage, les fuites sont balayées par ces fumées et réintroduites par l'injecteur dans le circuit de chauffage sans aucune perte de calories; au contraire dans le cas des régénérateurs parcourus par des fumées en cours de refroidissement les fumées de balayage entrent dans les régénérateurs sans autre effet que d'augmenter très légèrement le volume en circulation ce qui n'apporte que des modifications insignifiantes aux conditions d'échange de chaleur.
.Eu total il a été reconnu que, sous condition de régler à une valeur convenable le débit du gaz neutre de balayage, le résultat global est nettement favorable au rendement de la régénération de chaleur, la suppression radicale des pertes de gaz ou d'air chaud compensant, et au delà, la très légère diminution du coefficient d'échange et de l'abaissement de température résultant de la dilution.
L'emploi des fumées de balayage, dans les conditions décrites au présent brevet, assure par ailleurs d'autres avantages qui contribuent à donner toute sa valeur à l'invention.
En premier lieu ce balayage s'oppose à toute combustion intempestive et indésirable dans les espaces vides compris entre les éléments accumulateurs et les parois des cloisons de séparation des cellules. En second lieu la circulation des fumées de balayage se faisant de bas en haut il en résulte que les cloisons elles-mêmes sont légèrement refroidies sur une assez grande hauteur à partir du bas.
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Ces deux effets ont pour résultat de permettre les constructions des cloisons, au moins sur une certaine hauteur, avec des matériaux d'une résistance réfractaire moins grande que ceux habituellement utilisé ce qui permet d'étendre le choix de ces matériaux à des variétés plus nombreuses.
En particulier ces effets perment @ent d'envisager -ainsi que cela a été spé- culé dans le brevet précité - l'emploi de bétons réfractaires avec tous les avantages techniques et économiques qui résultent de ce choix.
Les figs. 1 et 2 et la description qui va suivre feront compren- dre, comment l'invention est mise en oeuvre, étant entendu toutefois qu'il ne s'agit dans ces figures et dans cette description que d'un mode de réa- lisation particulier, susceptible d'être modifié suivant les besoins sans pour cela sortir du cadre du présent brevet. En particulier on remarquera que ces dessins et cette description se rapportent au système de chauffage des fours à coke connu sous la désignation "over-cross" alors que le brevet français initial n 1.016.843 spécifie que le dispositif qui en est l'objet peut être employé tout aussi bien avec le système connu sous la désignation "épingle à cheveux" ou "hair-pin".
Il en est de même de la présente invention On notera donc que la représentation adoptée ici, pour simplifier, n'est pas limitative et qu'elle n'est exclusive d'aucune des possibilités envisagées dans le brevet initial précité :
La fig. 1, tracée dans l'hypothèse non limitative de l'applica- tion de l'invention à un four à coke, représente une coupe par un plan vertical perpendiculaire au plan médian des chambres de carbonisation.
A l'instant considéré des carneaux G et A distribuent respecti- vement du gaz de chauffage et de l'air aux régénérateurs Rg et Ra la combus- tion s'effectue dans le carneau de chauffage vertical P1, les gaz brûlés (fumées) chauds redescendent par les carneaux de chauffage P la circulaticn se faisant suivant les flèches. Les gaz brûlés chauds circulent de haut en bas dans les éléments régénérateurs R'a et R'g et sont évacués par les car- neaux horizontaux F1 et F2 après avoir abandonné leur chaleur d'échauffement.
Après un certain temps de fonctionnement dans le sens ci-dessus indiquée le mouvement des fluides est inversé, l'air de combustion arrive alors par le carneau F1 et le gaz par F2. Et ainsi de suite, la fréquence des inversions étant réglée d'après la capacité des régénérateurs et autres conditions de fonctionnement.
Dans le cas représenté sur la figure 1, il est clair qu'au ni- veau XX' des brûleurs A et B la pression totale (statique et dynamique) des gaz doit être plus grande en A qu'en B afin que le mouvement des fluides se produise précisément dans le sens indiqué. A plus forte raison, les pres- sions en G et A (sensiblement égales entre elles) doivent être plus élevées que les pressions en F1 et F.
Si l'on considère maintenant les parois réfractaires 1 et 1, des poteries qui enveloppent les régénérateurs, les espaces vides 2 et 2' qui sé- parent les poteries de la maçonnerie environnante et les murs 3 qui séparent les alvéoles contenant les régénérateurs on constate pratiquement ce qui suit les poteries 1 et le ne sont jamais rigoureusement étanches au gaz et à l'air en raison de leur porosité (perméabilité) naturelle et parce que les joints de ciment réfractaire ne sont pas parfaits. Dans l'espace 2 il y a donc ef- fusion d'une petite quantité d'air ou de gaz (ou des deux). On sait d'après le brevet français 1.016.343 que le gaz ou l'air provenant de ces fuites sont aspirés par l'effet de trompe réalisé par le dispositif en forme d'éjecteur constitué par l'ajutage C introduit dans le logement conique creux C1.
Cependant cet effet n'est pas toujours suffisant pour évacuer le gaz et (ou) tout l'air si les fuitres sont abondantes.
Du coté des fumées (régénérateurs R'a et R'g) les passages de fumées ont 11.eu,\! au travers des parois 1', de l'extérieur vers l'intérieur, on remarquera en effet que, de ce côté, l'effet de trempe ne se produit pas
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en sorte que l'espace 2' reçoit en B des fumées provenant du carneau P2.
Ceci étant, si la cloison de séparation 3 représente des fis- sures (par exemple des joints de dilatation incomplètement fermés) trois cas peuvent se présenter : 1 ) ou bien les pressions en 2 et 2' sont éga- les, 2 ) ou bien la pression en 2' est supérieure à 1@ pression en 2, 3 ) ou bien enfin la pression en 2 est supérieure à la pression en 2'. Les deux premiers cas peuvent se réaliser dans le cas des fours fonctionnant avec un régime de pression très faible et à condition que l'effet d'aspi- ration soit suffisant. Le troisième cas est le plus général et, en consé- quence, il y a lieu de craindre des passages de gaz ou d'air dans le sens allant de l'espace 2 à l'espace 2'.
Afin d'éviter d'une façon absolue cet inconvénient, dans un four équipé suivant la présente invention., chaque mur de séparation 3 comporte un canal 4 qui communique avec chacun des espaces 2 et 2' par des orifices calibrés 5. Le canal horizontal 4 est alimenté à son extrémité (hors du massif par une arrivée de gaz neutre (fumées refroidies) à débit limité (réglable).
On comprend d'après ce qui vient d'être dit qu'il suffise d' injecter, par le canal 4 et les orifices 5, une très faible proportion de gaz neutres, pour assurer un balayage très efficace des gaz ayant trans- piré dans l'espace 2 et pour refouler vers B les fumées ayant tendance à des- cendre dans l'espace 2'.
La figure 2 représent le détail d'un perfectionnement applicable dans le cas ou les fissures des murs 3 sont particulièrement faibles.
La canalisation 4 est remplacée par deux canalisations 4a et 4b qui communiquent respectivement par des orifices calibrés 5a et 5b avec les espaces 2, d'une part et 2' d'autre part. L'alimentation en gaz neutres (fumées refroidies) des canalisations 4a et 4b est assurée par l'intermédiaire d'un robinet d'inversion synchronisé avec le système d'inversion des fumées de l'air et du gaz en sorte que, seule la canalisation correspondant au coté fumées (à un instant donné) se trouve alimentée l'alimentation de l'autre canalisation ayant lieu à l'inversion suivante.